【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高稳定性sn-ag合金电镀液及其制备方法和应用，属于电镀。
技术介绍
1、随着先进物联网、5g通信、人工智能、汽车电子等的高速发展，集成电路朝着微型化、高密度、低功耗的方向发展，对芯片集成封装提出更高的要求。晶圆级封装作为一种新型先进封装技术，可大幅度增加单位面积的i/o数量，满足芯片封装的高可靠性要求。
2、sn-ag微凸点由于其优异的延展性、可焊性和耐疲劳性是集成电路高密度互连封装的优选材料，sn-(1.8±0.3)wt.％ag可保持sn-ag钎料的综合性能，生成的颗粒状ag3sn起到弥散强化的作用，增强凸点的力学性能。
3、目前，晶圆级微米尺度、窄节距通孔下进行sn-ag合金的电镀填充，回流后形成高可靠性互连的sn-ag微凸点，但是，现有sn-ag合金电镀技术存在以下问题：一、电流密度窗口较窄，如us6638847b1公开的sn-ag合金电镀液的电流密度工艺窗口仅为3-5asd，生产效率低，不符合实际生产需求。二、电镀液稳定性差且电流效率低，cn110249076a公开了锡合金镀液，其中，含3,6-二硫杂-1,8-辛二醇为络合剂的电镀液所获镀膜外观及膜厚均匀性良好，但稳定性较差。三、微凸点质量低，cn106757212b公布了一种可应用于晶圆级封装互连的甲基磺酸体系sn-ag合金电镀液配方，其中络合剂为羟基乙叉二膦酸，氨基三亚甲基膦酸，解决了传统合金凸块容易产生sn晶须的问题，但所获镀层表面粗糙。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供一种高稳定性sn-ag合金电镀液，包括如下组分：有机酸、锡离子源、银离子源、含硫吡啶类物质、氨基酸、抗氧化剂；
4、所述含硫吡啶类物质具有单硫键或双硫键。
5、进一步地，上述技术方案中，所述有机酸为烷烃磺酸、烷醇磺酸、芳香族磺酸中的一种或两种，所述锡离子源为甲基磺酸亚锡或氯化亚锡；所述银子源为甲基磺酸银、硝酸银、乙酸银中的一种；所述含硫吡啶类物质包括3-吡啶硫脲、4,4'-二吡啶硫醚、4-吡啶硫代酰胺、2,2'-二硫二吡啶、2-甲硫基吡啶中的一种或两种以上；所述氨基酸包括甘氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸、l-半胱氨酸、天冬氨酸中的一种或两种以上；所述抗氧化剂包括邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、酚磺酸中的一种或两种以上。
6、进一步地，上述技术方案中，所述锡离子源与银离子源的摩尔浓度比为100:1-200:1，进一步地，摩尔浓度比是决定镀层成分的主要因素，优选摩尔浓度比为150:1-200:1，在此范围内，可获得sn-(1.8±0.3)wt.％ag微凸点。
7、进一步地，上述技术方案中，所述锡离子源与有机酸的摩尔浓度比为1:1-1:10，锡离子源与抗氧化剂的摩尔浓度比为50:1-100:1。
8、进一步地，上述技术方案中，所述含硫吡啶类物质与银离子源的摩尔浓度比为1:1-10:1，优选摩尔浓度比为1:1-4:1，摩尔浓度比小于1:1，电镀液易产生沉淀，稳定性差；摩尔浓度比大于10:1，电镀液稳定性提高，但高电流密度区间变窄，sn-ag微凸点镀层晶粒粗大，表面粗糙且易出现枝晶。
9、进一步地，上述技术方案中，所述氨基酸与银离子源的摩尔浓度比为1:1-15:1，优选摩尔浓度比为5:1-10:1，摩尔浓度比小于1:1，电镀液易产生沉淀，稳定性差；摩尔浓度比大于15:1，所述氨基酸易结晶析出，影响实际电镀效果，镀层无法均匀沉积，电流效率降低。
10、优选地，本专利技术的高稳定性sn-ag合金电镀液，包含如下摩尔浓度范围的组分：
11、
12、第二方面，本专利技术提供了一种高稳定性sn-ag合金高速电镀液的制备方法，包括以下步骤：
13、①将有机酸、锡离子源、抗氧化剂溶解在水中，得到溶液ⅰ；
14、②将含硫吡啶类物质和氨基酸溶解在水中，得到溶液ⅱ；
15、③将银离子源溶解在水中，得到溶液ⅲ；
16、④将所述溶液ⅱ加入至所述溶液ⅲ中，得到溶液ⅳ；
17、⑤将所述溶液ⅰ加入至所述溶液ⅳ中，得到高稳定性sn-ag合金电镀液。
18、第三方面，本专利技术提供了一种高效电镀制备sn-ag微凸点的方法，所述电镀的温度为20-35℃；电镀的阳极为铂钛网阳极或铂阳极。将图形化晶圆在所述的高稳定性sn-ag合金电镀液下进行电镀，在集成电路晶圆表面形成sn-(1.8±0.3)wt.％ag微凸点。
19、第四方面，本专利技术提供了所述方法制备的sn-ag微凸点，所述sn-ag微凸点镀层表面平整致密。
20、第五方面，本专利技术提供了所述的高稳定性sn-ag合金电镀液或者sn-ag微凸点在晶圆级高密度集成电路芯片互连制造中的应用。
21、有益效果：
22、本专利技术的高稳定性sn-ag合金电镀液中，选用的含硫吡啶类物质具有单硫键或双硫键，吡啶杂环中的氮原子与硫原子都与银离子具有良好的配位作用，可提高电镀液的稳定性，还可吸附于阴极表面，阻碍银离子的还原过程，从而提高阴极过电势，具有一定的细化晶粒和改善镀层质量的效果。电镀液中的含硫吡啶类物质与氨基酸配合使用，不仅能进一步提高所述电镀液的稳定性，还能极大提高电流效率，具有较广的工业应用前景。
23、本专利技术的sn-ag合金电镀液具有高稳定性，可在室温下稳定存放及连续使用6个月以上。电镀制备的sn-ag微凸点镀层平整致密、成分均匀。
24、本专利技术的sn-ag合金电镀液实际电镀时电流密度窗口可达2-12a/dm2，电流效率可达96％以上。
25、采用本专利技术的高稳定性sn-ag合金电镀液在晶圆上进行电镀，形成高质量的sn-(1.8±0.3)wt.％ag微凸点。
26、本专利技术的方法具有较宽的电流密度窗口和较高的电流效率，所获sn-ag微凸点具有平整致密的镀层表面形貌。
27、本专利技术的高质量sn-ag微凸点电镀方法实现了高电流效率和特定银含量的sn-ag微凸点的制备，工艺简单，适用于工业化生产。
28、本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种高稳定性的Sn-Ag合金电镀液，其特征在于，所述Sn-Ag合金电镀液包含如下组分：有机酸、锡离子源、银离子源、含硫吡啶类物质、氨基酸、抗氧化剂；
2.根据权利要求1所述的高稳定性Sn-Ag合金电镀液，其特征在于，所述有机酸为烷烃磺酸、烷醇磺酸、芳香族磺酸中的一种，所述锡离子源为甲基磺酸亚锡或氯化亚锡；所述银离子源为甲基磺酸银、硝酸银、乙酸银中的一种；所述含硫吡啶类物质包括3-吡啶硫脲、4,4'-二吡啶硫醚、4-吡啶硫代酰胺、2,2'-二硫二吡啶、2-甲硫基吡啶中的一种或两种以上；所述氨基酸包括甘氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸、L-半胱氨酸、天冬氨酸中的一种或两种以上；所述抗氧化剂包括邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、酚磺酸中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的高稳定性Sn-Ag合金电镀液，其特征在于，所述锡离子源与银离子源的摩尔浓度比为100:1-200:1；锡离子源与有机酸的摩尔浓度比为1:1-1:10；锡离子源与抗氧化剂的摩尔浓度比为50:1-100:1。
4.根据权利要求1所述的高稳定性Sn-Ag合金电镀液，其特征在于，所述含硫
5.根据权利要求1所述的高稳定性Sn-Ag合金电镀液，其特征在于，所述氨基酸与银离子源的摩尔浓度比为1:1-15:1。
6.权利要求1-5中任意一项所述的高稳定性Sn-Ag合金电镀液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.一种电镀制备Sn-Ag微凸点的方法，其特征在于，在权利要求1-5中任意一项所述的高稳定性Sn-Ag合金电镀液下进行电镀。
8.根据权利要求7所述的电镀制备Sn-Ag微凸点的方法，其特征在于，所述电镀的温度为20-35℃；电镀的阳极为铂钛网阳极或铂阳极；晶圆上形成Sn-(1.8±0.3)wt.％Ag微凸点。
9.根据权利要求7或8所述方法制备的Sn-Ag微凸点，其特征在于，所述晶圆级Sn-Ag微凸点镀层表面平整致密。
10.权利要求1-5中任意一项所述的高稳定性Sn-Ag合金电镀液或者权利要求9所述的晶圆级Sn-Ag微凸点在集成电路芯片互连的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高稳定性的sn-ag合金电镀液，其特征在于，所述sn-ag合金电镀液包含如下组分：有机酸、锡离子源、银离子源、含硫吡啶类物质、氨基酸、抗氧化剂；
2.根据权利要求1所述的高稳定性sn-ag合金电镀液，其特征在于，所述有机酸为烷烃磺酸、烷醇磺酸、芳香族磺酸中的一种，所述锡离子源为甲基磺酸亚锡或氯化亚锡；所述银离子源为甲基磺酸银、硝酸银、乙酸银中的一种；所述含硫吡啶类物质包括3-吡啶硫脲、4,4'-二吡啶硫醚、4-吡啶硫代酰胺、2,2'-二硫二吡啶、2-甲硫基吡啶中的一种或两种以上；所述氨基酸包括甘氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸、l-半胱氨酸、天冬氨酸中的一种或两种以上；所述抗氧化剂包括邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、酚磺酸中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的高稳定性sn-ag合金电镀液，其特征在于，所述锡离子源与银离子源的摩尔浓度比为100:1-200:1；锡离子源与有机酸的摩尔浓度比为1:1-1:10；锡离子源与抗氧化剂的摩尔浓度比为50:1-100:1。
4.根据权利要求1所述的高稳定...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄明亮，黄斐斐，任婧，李娜，阎艳，郑立鹏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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